JP2012169312A - Thermal conduction laminated film member and production method therefor, heat dissipation component using the same and heat dissipation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器および半導体デバイスから発生する熱を有効に移動させることが必要とされるエレクトロニクス分野や自動車廃熱利用分野に好適に用いることができる熱伝導積層膜部材及びその製造方法、これを用いた放熱部品及び放熱デバイスに関する。 The present invention relates to a heat conductive laminated film member that can be suitably used in the electronics field and the automobile waste heat utilization field that require effective transfer of heat generated from electronic equipment and semiconductor devices, and a method for manufacturing the same, The present invention relates to a heat radiating component and a heat radiating device.
従来、半導体デバイスの冷却にはヒートシンクを取り付ける方法や、基板に放熱する方法等がとられてきた。その適用例として、半導体レーザダイオードや発光ダイオードなどの光デバイス、ＭＯＳ型電界効果トランジスタ、ヘテロ接合型電界効果トランジスタなどの電子デバイスが挙げられる。具体的に、単体のレーザチップでは、Ｃｕ、Ａｌ等の熱伝導率の高い材料からなるヒートシンクを用いて放熱する方法が用いられている。Ｓｉチップ等の半導体素子及びこれらのモジュールでは、発熱素子等からの熱をリード経由で基板に放熱する方法が広く用いられている。あるいは、電子機器・電子デバイスや光デバイスなどの半導体デバイスから発生する熱の放熱や移送に、液体と熱交換して流体による熱輸送を行ったり、熱伝導性の高い材料に伝熱させたりする対応が挙げられる。 Conventionally, a method of attaching a heat sink, a method of radiating heat to a substrate, and the like have been taken for cooling semiconductor devices. Examples of such applications include optical devices such as semiconductor laser diodes and light emitting diodes, and electronic devices such as MOS field effect transistors and heterojunction field effect transistors. Specifically, in a single laser chip, a method of radiating heat using a heat sink made of a material having high thermal conductivity such as Cu or Al is used. In semiconductor elements such as Si chips and these modules, a method of radiating heat from a heating element or the like to a substrate via a lead is widely used. Or, for heat dissipation and transfer of heat generated from semiconductor devices such as electronic equipment, electronic devices, and optical devices, heat exchange with liquid is performed to transfer heat to a fluid, or heat is transferred to a material with high thermal conductivity The correspondence is mentioned.
しかしながら、ヒートパイプなどの蒸発・凝集型の伝熱モジュールは熱輸送路の向きや寸法、構成に制限があり、とくに機器の小型化に限界がある。また、従来の熱伝導性の高い材料により伝熱させる方法では、伝熱過程で熱放出するという問題があり、十分な熱輸送量を得ることができず、さらに伝熱過程での熱の放出、拡散などによる機器への悪影響があった。上記特許文献１に記載された従来技術などもあるが、膜内方向の熱伝導性を向上することよりもむしろ、膜厚方向の熱伝導性を抑えることにより、異方的な熱伝導材料を得ることを目的としていることから、本質的な熱伝導性の向上には至っていない。 However, evaporating and aggregating heat transfer modules such as heat pipes are limited in the direction, size, and configuration of the heat transport path, and are particularly limited in downsizing of equipment. In addition, the conventional method of transferring heat with a material having high thermal conductivity has a problem that heat is released during the heat transfer process, so that a sufficient amount of heat transport cannot be obtained, and heat is released during the heat transfer process. There was an adverse effect on the equipment due to diffusion, etc. Although there is a conventional technique described in the above-mentioned Patent Document 1, an anisotropic heat conductive material is obtained by suppressing the heat conductivity in the film thickness direction, rather than improving the heat conductivity in the film direction. Since it aims at obtaining, it has not led to an improvement in essential thermal conductivity.
本発明者は、上記の問題点に鑑み、発熱体から発生する熱の効率的な放熱および移送を省スペースで可能にした熱伝導膜を提案した（特許第４４３０１１２号明細書参照）。これは、グラファイトを含有する熱伝導層と特定のシリコン等からなるひずみ緩和層とを積層したものであり、これにより上述した課題を効果的に解決しうる。 In view of the above problems, the present inventor has proposed a heat conductive film that enables efficient heat dissipation and transfer of heat generated from a heating element in a space-saving manner (see Japanese Patent No. 4430112). This is formed by laminating a heat conductive layer containing graphite and a strain relaxation layer made of specific silicon or the like, thereby effectively solving the above-described problems.
そこで本発明者はさらにこの技術を応用し、例えば多様な半導体デバイス等に適用しうる加工を施した膜部材とすることを試みた。ところが、この熱伝導積層膜に対し深堀加工等を施す好適な加工法がなく、所望の形状の構造部材にすることが困難であることが判明した。 Therefore, the present inventor has further applied this technique to try to obtain a film member that has been subjected to processing applicable to various semiconductor devices, for example. However, it has been found that there is no suitable processing method for performing deep drilling or the like on the heat conductive laminated film, and it is difficult to obtain a structural member having a desired shape.
サンドブラスト法やドリル加工法などの機械的な加工方法があるが、加工形状の微細化には限界がある。また、加工壁面の平滑性を実現しにくく、放熱部材などをそこに配設して利用するときに十分な密着性が得られず、それでは結局期待したほどの放熱性が得られないこととなる。 There are mechanical processing methods such as sandblasting and drilling, but there is a limit to the miniaturization of the processing shape. In addition, it is difficult to realize the smoothness of the processed wall surface, and when the heat dissipating member or the like is disposed and used, sufficient adhesion cannot be obtained, and as a result, heat dissipation as expected can not be obtained. .
そこで、本発明の第１の目的は、グラファイトを含有する熱伝導層を含む積層膜を効率的にエッチングして加工し、例えば上記熱伝導層及び特定のシリコン等のひずみ緩和層を貫通する微細な幅の深堀を可能とする熱伝導積層膜部材の製造方法の提供である。
本発明の第２の目的は、上記製造方法で製造した微細な加工部を有する熱伝導積層膜部材を利用して、発熱体から発生する熱の効率的な放熱および移送を省スペースで可能にした熱伝導膜放熱部品及び放熱デバイスの提供である。
Accordingly, a first object of the present invention is to efficiently etch and process a laminated film including a heat conductive layer containing graphite and finely penetrate, for example, the heat conductive layer and a strain relaxation layer such as specific silicon. It is providing the manufacturing method of the heat conductive laminated film member which enables deep digging of a width.
A second object of the present invention is to enable efficient heat dissipation and transfer of heat generated from a heating element in a space-saving manner by using a heat conductive laminated film member having a fine processed portion manufactured by the above manufacturing method. Provided are a heat conducting film heat dissipating component and a heat dissipating device.
上記の課題は以下の手段により解決された。
（１）熱伝導層とひずみ緩和層とを積層してなる熱伝導積層膜を反応性イオンエッチングにより加工する熱伝導積層膜部材の製造方法であって、
前記熱伝導層を構成する材料としてグラファイトを選定し、前記ひずみ緩和層を構成する材料として、アモルファスＳｉ、アモルファスＧｅ、アモルファスＳｉＧｅ、アモルファスＳｉＯ２、アモルファスＳｉＯｘ、アモルファスＴｉＯ２、及びこれらの組合せのいずれかを選定し、
前記熱伝導層をエッチングする酸素含有ガスと、前記ひずみ緩和層をエッチングする硫黄−フッ素化合物含有ガスと、それらのエッチング面を保護するフルオロカーボン化合物ガスとを用い、少なくとも前記３種のガスを切り替えながら熱伝導積層膜を貫通する加工を施すことを特徴とする熱伝導積層膜部材の製造方法。
（２）前記熱伝導層とひずみ緩和層とを１層ずつもしくは複数層ずつ交互に積層したことを特徴とする（１）に記載の熱伝導積層膜部材の製造方法。
（３）前記３種のガスを、前記ひずみ緩和層をエッチングする硫黄−フッ素化合物含有ガス、前記熱伝導層をエッチングする酸素含有ガス、それらのエッチング面を保護するフルオロカーボン化合物含有ガスの順序で適用してエッチングを行うことを特徴とする（１）又は（２）に記載の熱伝導積層膜部材の製造方法。
（４）前記熱伝導層及びひずみ緩和層の層厚さがそれぞれ１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の熱伝導積層膜部材の製造方法。
（５）前記反応性イオンエッチングによる加工をプロセス室内で行うに当たり、酸素含有ガス、硫黄−フッ素化合物含有ガス、フルオロカーボン化合物ガスのいずれか一つまたはこれらを複合して供給する場合に、それぞれの供給するガスの供給量をそれぞれ１００ｓｃｃｍ以下とすることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の熱伝導積層膜部材の製造方法。
（６）前記酸素含有ガスとしてＯ２を用い、前記硫黄−フッ素化合物含有ガスとしてＳＦ６を用い、前記フルオロカーボン化合物としてＣ４Ｆ８を用いることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の熱伝導積層膜部材の製造方法。
（７）熱伝導層とひずみ緩和層とを積層してなり、熱伝導層及びひずみ緩和層を貫通する加工構造部を有する熱伝導積層膜部材であって、
前記熱伝導層がグラファイトからなり、前記ひずみ緩和層が、アモルファスＳｉ、アモルファスＧｅ、アモルファスＳｉＧｅ、アモルファスＳｉＯ２、アモルファスＳｉＯｘ、アモルファスＴｉＯ２、及びこれらの組合せのいずれかからなり、
前記貫通加工部が円以外の開口形状もしくはパターン化された切欠形状を有することを特徴とする熱伝導積層膜部材。
（８）前記貫通加工部の外表面近傍にテーパーを付けたことを特徴とする（７）に記載の熱伝導積層膜部材。
（９）前記熱伝導層とひずみ緩和層と貫通する加工構造部が、孔状、溝状、もしくは切り欠き状であることを特徴とする（７）又は（８）に記載の熱伝導積層膜部材。
（１０）前記熱伝導層及びひずみ緩和層の層厚さがそれぞれ１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする（７）〜（９）のいずれか１項に記載の熱伝導積層膜部材。
（１１）前記熱伝導層とひずみ緩和層とを貫通する加工構造部の積層数が２層以上４０００層以下であることを特徴とする（７）〜（１０）のいずれか１項に記載の熱伝導積層膜部材。
（１２）前記熱伝導層とひずみ緩和層とを貫通する加工構造部の加工幅が１００ｎｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする（７）〜（１１）のいずれか１項に記載の熱伝導積層膜部材。
（１３）（７）〜（１２）のいずれか１項に記載の熱伝導積層膜部材と放熱部材とを組み合わせた放熱部品であって、前記熱伝導積層膜部材の貫通加工構造部分に、前記放熱部材の一部を配置したことを特徴とする放熱部品。
（１４）（１３）に記載の放熱部品と素子とを具備することを特徴とする放熱デバイス。
（１５）前記シリコン基板に接合された（７）〜（１２）のいずれか１項に記載の熱伝導積層膜部材と、シリコン基板に実装した半導体素子と、前記半導体素子が発する熱を前記熱伝導膜部材を介して受容し外部にその熱を放出するヒートスプレッダーとを具備するＬＳＩであって、
前記シリコン基板と熱伝導積層膜とには両者を貫通する断面非円形のビアホールが穿けられ、該ビアホールには伝熱性のビアポストが埋設され、該ビアポストを介して前記熱伝導積層膜を面方向に伝わってくる熱を前記ヒートスプレッダーに移送する構造としたことを特徴とするＬＳＩ。
（１６）前記シリコン基板と前記熱伝導積層膜との接合体が多数積層され、該多数積層された接合体を貫通し連続するビアホールにビアポストが設けられ、該ビアポストは前記ヒートスプレッダーに熱を移送するように連結された（１４）記載のＬＳＩ。
The above problem has been solved by the following means.
(1) A method for producing a heat conductive laminated film member, wherein a heat conductive laminated film formed by laminating a heat conductive layer and a strain relaxation layer is processed by reactive ion etching,
Graphite is selected as the material constituting the heat conductive layer, and any of amorphous Si, amorphous Ge, amorphous SiGe, amorphous SiO 2 , amorphous SiO x, amorphous TiO 2 , and combinations thereof is used as the material constituting the strain relaxation layer. Select
Using an oxygen-containing gas that etches the thermal conductive layer, a sulfur-fluorine compound-containing gas that etches the strain relaxation layer, and a fluorocarbon compound gas that protects the etched surface, while switching at least the three gases The manufacturing method of the heat conductive laminated film member characterized by performing the process which penetrates a heat conductive laminated film.
(2) The method for producing a heat-conducting laminated film member according to (1), wherein the heat-conducting layer and the strain relaxation layer are alternately laminated one by one or plural layers.
(3) The three gases are applied in the order of a sulfur-fluorine compound-containing gas that etches the strain relaxation layer, an oxygen-containing gas that etches the thermal conduction layer, and a fluorocarbon compound-containing gas that protects the etched surface. Etching is then performed, and the method for manufacturing a thermally conductive laminated film member according to (1) or (2).
(4) Manufacturing of the heat conductive laminated film member according to any one of (1) to (3), wherein the heat conductive layer and the strain relaxation layer each have a thickness of 1 nm to 20 nm. Method.
(5) When processing by the reactive ion etching is performed in the process chamber, when supplying any one of oxygen-containing gas, sulfur-fluorine compound-containing gas, fluorocarbon compound gas, or a combination thereof, the respective supplies The method for producing a thermally conductive laminated film member according to any one of (1) to (4), wherein the amount of gas to be supplied is 100 sccm or less.
(6) Any one of (1) to (5), wherein O 2 is used as the oxygen-containing gas, SF 6 is used as the sulfur-fluorine compound-containing gas, and C 4 F 8 is used as the fluorocarbon compound. The manufacturing method of the heat conductive laminated film member of Claim 1.
(7) A heat conductive laminated film member having a processed structure part formed by laminating a heat conductive layer and a strain relaxation layer, and penetrating the heat conductive layer and the strain relaxation layer,
The thermally conductive layer is made of graphite, and the strain relaxation layer is made of amorphous Si, amorphous Ge, amorphous SiGe, amorphous SiO 2 , amorphous SiO x, amorphous TiO 2 , or a combination thereof,
The heat conductive laminated film member, wherein the through-processed portion has an opening shape other than a circle or a patterned cutout shape.
(8) The heat conductive laminated film member according to (7), wherein a taper is provided in the vicinity of the outer surface of the penetrating portion.
(9) The heat conductive laminated film according to (7) or (8), wherein the processed structure portion penetrating the heat conductive layer and the strain relaxation layer is in the shape of a hole, a groove, or a notch. Element.
(10) The heat conductive laminated film member according to any one of (7) to (9), wherein the heat conductive layer and the strain relaxation layer each have a thickness of 1 nm to 20 nm.
(11) The number of laminations of the processed structure portion that penetrates the heat conductive layer and the strain relaxation layer is 2 or more and 4000 or less, (7) to (10), Thermally conductive laminated film member.
(12) The heat conduction according to any one of (7) to (11), wherein a work width of a work structure portion penetrating the heat conduction layer and the strain relaxation layer is 100 nm or more and 300 μm or less. Laminated film member.
(13) A heat dissipation component combining the heat conductive laminated film member according to any one of (7) to (12) and a heat radiating member, wherein the through-processed structure portion of the heat conductive laminated film member includes: A heat dissipating part, wherein a part of the heat dissipating member is arranged.
(14) A heat dissipation device comprising the heat dissipation component and the element according to (13).
(15) The heat conductive laminated film member according to any one of (7) to (12) bonded to the silicon substrate, a semiconductor element mounted on the silicon substrate, and heat generated by the semiconductor element. An LSI comprising a heat spreader that receives through a conductive film member and releases the heat to the outside,
A non-circular cross-sectional via hole penetrating both of the silicon substrate and the heat conductive laminated film is formed, and a heat conductive via post is embedded in the via hole, and the heat conductive laminated film is disposed in a plane direction through the via post. An LSI characterized by having a structure for transferring transmitted heat to the heat spreader.
(16) A large number of joined bodies of the silicon substrate and the thermally conductive laminated film are laminated, and via posts are provided in continuous via holes passing through the laminated bodies, and the via posts transfer heat to the heat spreader. The LSI according to (14), which is connected in such a manner.
本発明の製造方法によれば、グラファイトを含有する熱伝導層を含む積層膜を効率的にエッチングして加工し、例えば上記熱伝導層及び特定のシリコン等のひずみ緩和層を貫通する微細な幅の深堀を可能とする。また、本発明の熱伝導積層膜部材は所望の形状に加工された微細な貫通孔等の加工部を有し、これを利用して、発熱体から発生する熱の効率的な放熱および移送を省スペースで可能にした熱伝導膜放熱部品及び放熱デバイスとすることができる。 According to the manufacturing method of the present invention, a laminated film including a heat conductive layer containing graphite is efficiently etched and processed, for example, a fine width that penetrates the heat conductive layer and a strain relaxation layer such as specific silicon. Enables deep drilling. In addition, the heat conductive laminated film member of the present invention has a processed part such as a fine through hole processed into a desired shape, and by using this, an efficient heat dissipation and transfer of heat generated from the heating element is performed. It can be set as the heat conductive film heat radiating component and heat radiating device which were enabled by space saving.
＜第１実施形態＞
本実施形態においては、特定の熱伝導層と特定のひずみ緩和層とを積層してなる熱伝導積層膜を、新規の反応性イオンエッチングにより加工し、熱伝導積層膜部材を製造する。以下、その構成の詳細について説明する。
<First Embodiment>
In this embodiment, the heat conductive laminated film formed by laminating a specific heat conductive layer and a specific strain relaxation layer is processed by a novel reactive ion etching to produce a heat conductive laminated film member. Details of the configuration will be described below.
（熱伝導積層膜）
図１は本実施形態に係る熱伝導膜を示す断面図である。熱伝導膜１はＣ（炭素）を含む材料であり、具体的にはグラファイトからなり熱を膜内方向（面方向）Ｘに伝導する。そして、積層膜としては、第１の構成材料からなる熱伝導層１と、そのひずみを緩和する第２の構成材料からなるひずみ緩和層２とを積層して構成されている。符号４はシリコン（Ｓｉ）基板である。これにより、非常に薄い膜で、膜内方向に非常に高い熱伝導性を有する熱伝導膜が得られる。
(Thermal conductive laminated film)
FIG. 1 is a sectional view showing a heat conductive film according to the present embodiment. The heat conductive film 1 is a material containing C (carbon), specifically made of graphite, and conducts heat in the in-film direction (plane direction) X. And as a laminated film, the heat conductive layer 1 which consists of a 1st structural material, and the distortion | strain relaxation layer 2 which consists of the 2nd structural material which relieve | moderate the distortion | strain are laminated | stacked and comprised. Reference numeral 4 denotes a silicon (Si) substrate. As a result, a heat conductive film having a very thin film and a very high heat conductivity in the in-film direction can be obtained.
・熱伝導層
熱伝導層の構成材料として適用されるグラファイトとしては、結晶性が優れているＨＯＰＧ（高配向性グラファイト）で１５００〜２０００Ｗ／ｍＫの高熱伝導率が得られるものが好ましい。また、ナノカーボンによって３０００Ｗ／ｍＫ以上の更なる高熱伝導特性を有するものでもよい。この熱伝導膜では、熱伝導層１の第１の構成材料として、グラファイトが選定されるが、通常グラファイトといわれるような六角板状の結晶としてすべてが完全に結晶化されているものでなくてもよい。また、本発明の効果を損ねない範囲で熱伝導層にはグラファイト以外の成分が含まれていてもよい。
前記熱伝導層の膜厚ｄは、それぞれ、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることがより好ましい。熱伝導層が薄すぎる場合には、Ｓｉ層直上にグラファイトの核が生成し、グラファイト層の歪みが緩和しきらないうちに次のＳｉ層になってしまうため、グラファイト層の結晶性が向上しないことがある。一方、熱伝導層の膜厚が大きすぎると、つまりグラファイト層が厚すぎる場合には、一度高配向化したグラファイト層の上にグラファイトが堆積していく際に、再び乱れが発生してしまうことがある。そのため、再びグラファイト層の結晶性が低下することにつながると考えられる。
-Thermally conductive layer As a graphite applied as a constituent material of a thermally conductive layer, what can obtain the high thermal conductivity of 1500-2000 W / mK by HOPG (highly oriented graphite) which is excellent in crystallinity is preferable. Moreover, what has the further high heat conductive characteristic of 3000 W / mK or more by nano carbon may be used. In this heat conductive film, graphite is selected as the first constituent material of the heat conductive layer 1, but it is not completely crystallized as a hexagonal plate-like crystal usually called graphite. Also good. Moreover, components other than graphite may be contained in the heat conductive layer as long as the effects of the present invention are not impaired.
The thickness d of the heat conductive layer is preferably in the range of 1 nm to 20 nm, and more preferably 3 nm to 15 nm. When the heat conduction layer is too thin, graphite nuclei are formed immediately above the Si layer, and the next Si layer is formed before the distortion of the graphite layer can be fully relaxed, so the crystallinity of the graphite layer does not improve. Sometimes. On the other hand, if the film thickness of the heat conduction layer is too large, that is, if the graphite layer is too thick, disturbance will occur again when graphite is deposited on the highly oriented graphite layer. There is. For this reason, it is considered that the crystallinity of the graphite layer is lowered again.
・ひずみ緩和層
本実施形態においては、ひずみ緩和層を構成する材料として、アモルファスＳｉ、アモルファスＧｅ、アモルファスＳｉＧｅ、アモルファスＳｉＯ２、アモルファスＳｉＯｘ、アモルファスＴｉＯ２、及びこれらの組合せのいずれかを選定する。なかでも、アモルファスＳｉを用いることが特に好ましい。
In-strain relaxation layer present embodiment, as the material constituting the strain relaxation layer, selected amorphous Si, amorphous Ge, amorphous SiGe, amorphous SiO 2, amorphous SiOx, amorphous TiO 2, and any of these combinations. Among these, it is particularly preferable to use amorphous Si.
ひずみ緩和層の膜厚ｔは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましく、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の範囲内であるのがより好ましい。このひずみ緩和層が薄すぎる場合には、下の熱伝導層の凹凸がひずみ緩和層で覆われず、平坦化する前に次の熱伝導層になってしまう。一方、ひずみ緩和層が厚すぎる場合には、上述したように熱伝導層の結晶性が悪化してしまい、ひずみ緩和の効果が作用しにくくなる。また、ひずみ緩和層の構成材料として、アモルファスである材料が選定されることが好ましい。 The thickness t of the strain relaxation layer is preferably in the range of 1 nm to 20 nm, and more preferably in the range of 3 nm to 15 nm. When this strain relaxation layer is too thin, the unevenness of the lower heat conduction layer is not covered with the strain relaxation layer, and becomes the next heat conduction layer before flattening. On the other hand, when the strain relaxation layer is too thick, the crystallinity of the heat conductive layer is deteriorated as described above, and the strain relaxation effect is less likely to act. Further, it is preferable to select an amorphous material as the constituent material of the strain relaxation layer.
・積層構造
本実施形態においては、グラファイトからなる熱伝導層と、上記ひずみ緩和層とを組み合わせて積層することで、グラファイトの結晶性が向上し、熱伝導層の膜内熱伝導率が向上する。これにより、非常に薄い膜で、膜内方向に非常に高い熱伝導性を有する熱伝導膜が得られる。
-Laminated structure In this embodiment, the crystallinity of graphite improves and the in-film thermal conductivity of the heat conducting layer improves by laminating the heat conducting layer made of graphite in combination with the strain relaxation layer. . As a result, a heat conductive film having a very thin film and a very high heat conductivity in the in-film direction can be obtained.
本実施形態においては、前記熱伝導層と前記ひずみ緩和層を、複数回交互に繰り返して積層し、前記熱伝導層が前記ひずみ緩和層の間に挟み込まれた構成にしてもよい。この態様によれば、熱伝導層とひずみ緩和層の積層数を適宜設定することで、膜内方向の熱伝導率（膜内熱伝導率）を向上させることができるとともに、面内方向における十分な熱輸送量を得ることができる。積層数は特に限定されないが、冷却効果と成膜コストのトレードオフ関係から制約される。２層以上４０００層以下であることが好ましく、１００層以上３０００層以下であることがより好ましく、５００層以上２０００層以下であることが特に好ましい。 In the present embodiment, the heat conductive layer and the strain relaxation layer may be alternately and repeatedly stacked a plurality of times, and the heat conductive layer may be sandwiched between the strain relaxation layers. According to this aspect, the heat conductivity in the in-film direction (in-film heat conductivity) can be improved by setting the number of laminated layers of the heat conductive layer and the strain relaxation layer as appropriate, and sufficient in the in-plane direction. A large amount of heat transport. The number of stacked layers is not particularly limited, but is limited by the trade-off relationship between the cooling effect and the film formation cost. It is preferably 2 or more and 4000 or less, more preferably 100 or more and 3000 or less, and particularly preferably 500 or more and 2000 or less.
薄膜化したグラファイトの結晶性を向上させるためには、グラファイト結晶のひずみを効果的に緩和させるように、ひずみ緩和層を熱伝導層の間に挟み込むことが好ましい。このとき、熱伝導層（グラファイト）の割合が少なすぎると、熱を伝える材料が少なくなるだけでなく、歪みが緩和しきらず結晶性の向上が期待できないため、熱伝導層の膜内方向の熱伝導率が向上しにくい。一方、熱伝導層（グラファイト）の割合が多すぎると、グラファイトの結晶性が悪くなり、熱伝導層の膜内方向の熱伝導率が向上しにくい。 In order to improve the crystallinity of the thinned graphite, it is preferable to sandwich the strain relaxation layer between the heat conduction layers so as to effectively relax the strain of the graphite crystal. At this time, if the proportion of the heat conduction layer (graphite) is too small, not only will the heat transfer material be reduced, but distortion will not be alleviated and no improvement in crystallinity can be expected. The conductivity is difficult to improve. On the other hand, if the proportion of the heat conductive layer (graphite) is too large, the crystallinity of the graphite deteriorates, and the heat conductivity in the in-film direction of the heat conductive layer is difficult to improve.
このような点を考慮し、本実施形態では、熱伝導層の膜厚ｄとひずみ緩和層の膜厚ｔの関係が、以下の式（１）を満たすようにすることが好ましく、式（２）を満たすようにすることがより好ましい。 In consideration of such points, in this embodiment, it is preferable that the relationship between the film thickness d of the heat conduction layer and the film thickness t of the strain relaxation layer satisfy the following expression (1). ) Is more preferable.
０．４≦ｄ ／ （ｄ＋ｔ） ≦０．８ ・・・（１）
０．５≦ｄ ／ （ｄ＋ｔ） ≦０．７ ・・・（２）
0.4 ≦ d / (d + t) ≦ 0.8 (1)
0.5 ≦ d / (d + t) ≦ 0.7 (2)
（製膜法）
本発明において上記積層膜を形成する方法は特に限定されず、例えば、イオンビームスパッタ法、イオンクラスタービーム法、ＭＢＥ法などの公知の手法が挙げられる。スパッタ法について詳述すると、２種類のターゲットを切り替えながら２種類の膜を交互に積層する方法が挙げられる。この状況を模式的に示したのが図２である。成膜手順としては下記のようになる。
１：膜を付ける試料と膜の原料（ターゲット）を近くにおく。
２：全体を真空状態にして、試料とターゲットの間に電圧をかける。
３：電子やイオンが高速移動し、イオンがターゲットに衝突する。高速移動した電子や
オンは、気体分子に衝突し、分子の電子をはじき飛ばし、さらにイオンとなる。
４：ターゲットに衝突したイオンは、ターゲットの粒子をはじき飛ばす（スパッタリング現象）。
５：はじき飛ばされた原料の粒子が試料に衝突、付着し、膜が形成される。
(Film forming method)
In the present invention, the method for forming the laminated film is not particularly limited, and examples thereof include known methods such as ion beam sputtering, ion cluster beam, and MBE. The sputtering method will be described in detail. A method of alternately stacking two types of films while switching two types of targets is mentioned. FIG. 2 schematically shows this situation. The film forming procedure is as follows.
1: A sample to be coated and a film material (target) are placed close to each other.
2: The whole is evacuated and a voltage is applied between the sample and the target.
3: Electrons and ions move at high speed, and the ions collide with the target. Electrons and on that move at high speed collide with gas molecules, repel the electrons of the molecules, and become ions.
4: Ions colliding with the target repel target particles (sputtering phenomenon).
5: The repelled raw material particles collide and adhere to the sample to form a film.
（エッチング）
図３〜図６は本発明の好ましい実施形態におけるエッチング工程の一部を模式的に示す加工途中の熱伝導積層膜の断面図である。本実施形態においては、ひずみ緩和層のエッチングには公知の反応性イオンエッチングを適用することができる。例えばボッシュ法を用いることが好ましい。ひずみ緩和層を構成する特定のＳｉの代わりに、ＳｉＧｅ、Ｇｅを使用する場合も、Ｓｉ膜と同様に、硫黄−フッ素化合物、好ましくはＳＦ６でエッチングすることが可能である。
(etching)
3-6 is sectional drawing of the heat conductive laminated film in the middle of a process which shows typically a part of etching process in preferable embodiment of this invention. In the present embodiment, known reactive ion etching can be applied to the etching of the strain relaxation layer. For example, it is preferable to use the Bosch method. Even when SiGe or Ge is used in place of the specific Si constituting the strain relaxation layer, it can be etched with a sulfur-fluorine compound, preferably SF 6 , similarly to the Si film.
一方、熱伝導層を構成するグラファイトは上記ボッシュ法によったのではエッチングすることが難しく、酸素（０２）ガスでエッチングする。本発明においては、このグラファイト（炭素）を含有する層を酸素ガスでエッチングすることが特徴であり、重要である。この２種のガスを適切に組み合わせエッチングを行なうことで、上記グラファイトからなる熱伝導層と特定のシリコン等からなるひずみ緩和層とを貫くように深堀り加工を施すことが可能となる。本明細書において各層を「貫く」もしくは「貫通する」とは、各層の平面領域の一部を除去しその厚み方向に空間を連続させることを指し、円筒状に貫通することのほか、任意の形状に貫通させてよく、溝状の加工や端部の切り欠き加工も、この貫くもしくは貫通するように加工するという語の意味に含める。 On the other hand, the graphite constituting the heat conductive layer is difficult to etch by the Bosch method, and is etched with oxygen (0 2 ) gas. In the present invention, this graphite (carbon) -containing layer is characterized by etching with oxygen gas, which is important. By performing etching by appropriately combining these two kinds of gases, it is possible to perform deep processing so as to penetrate the heat conduction layer made of graphite and the strain relaxation layer made of specific silicon or the like. In the present specification, “penetrating” or “penetrating” each layer refers to removing a part of the planar area of each layer and continuing the space in the thickness direction, in addition to penetrating in a cylindrical shape, and any arbitrary The shape may be penetrated, and groove-shaped processing and notch processing of the end portion are also included in the meaning of the term of processing to penetrate or penetrate.
本発明においては、さらに保護層を形成するガスをエッチング工程に適用する。これにより所望の異方性エッチングが達成され、積層膜を所望の開口形状ないし断面形状で貫通する深堀エッチングが可能となる。この保護ガスとしてフルオロカーボン化合物を適用することが好ましく、Ｃ４Ｆ６（ヘキサフルオロ−１,３−ブタジエン等）又はＣ４Ｆ８（パーフルオロシクロブタン等）が好ましく、Ｃ４Ｆ８が特に好ましい。なお、ボッシュ法における微細孔の形成としては、Chienliu Changら、J．Micromech．Microeng，15（2005）580-585等を参照することができ、そこで適用されている装置や工程条件等を参考にすることができる。 In the present invention, a gas for forming a protective layer is further applied to the etching process. As a result, desired anisotropic etching is achieved, and deep etching that penetrates the laminated film in a desired opening shape or cross-sectional shape becomes possible. A fluorocarbon compound is preferably applied as the protective gas, preferably C 4 F 6 (such as hexafluoro-1,3-butadiene) or C 4 F 8 (such as perfluorocyclobutane), and particularly preferably C 4 F 8 . As the formation of micropores in the Bosch method, Chienliu Chang et al. Micromech. Microeng, 15 (2005) 580-585, etc. can be referred to, and the equipment and process conditions applied there can be referred to.
図３〜図６についてさらに詳細に説明すると、図３の工程＜１＞では、まず特定のシリコン等からなるひずみ緩和層２をＳＦ６ガスによりエッチングする。エッチングする以外の部分はエッチングマスク５が付されている。エッチングマスクとしてはこの種のレジストにおいて一般的なものを適用することができる。次にエッチングガスを酸素ガスに切り替えて、グラファイトからなる熱伝導膜のエッチングを行なう（図３の工程＜２＞）。その後、保護ガス（Ｃ４Ｆ８）により加工部Ｋに面する加工表面（加工壁面Ｋｍ、加工底面ｋｎ）を保護し保護膜６を構成する。図示したものでは保護膜６の厚みをやや誇張して描画しているが、極めて薄い膜あるいは表面の改質状態である（図４の工程＜３＞）。また、加工壁面Ｋｍも波状に凹凸があるように描写しているが理解の便宜であり、本発明においてはこのような凹凸のない壁面が達成されることが利点の１つである。 3 to 6 will be described in more detail. In step <1> of FIG. 3, first, the strain relaxation layer 2 made of specific silicon or the like is etched with SF 6 gas. An etching mask 5 is attached to portions other than the portion to be etched. As an etching mask, a general etching mask of this type can be applied. Next, the etching gas is switched to oxygen gas, and the heat conductive film made of graphite is etched (step <2> in FIG. 3). Thereafter, the processing surface (processing wall surface Km, processing bottom surface kn) facing the processing portion K is protected by the protective gas (C 4 F 8 ) to form the protective film 6. In the figure, the thickness of the protective film 6 is drawn slightly exaggerated, but it is a very thin film or a modified surface state (step <3> in FIG. 4). Further, although the processed wall Km is depicted as having wavy irregularities, it is convenient for understanding, and in the present invention, it is one of the advantages that a wall without such irregularities is achieved.
さらに、ＳＦ６ガスによるエッチングを行なうと、図４の工程＜４＞のように保護膜で保護された加工壁面ｋｍの形状はそのまま維持され、加工底面ｋｎのみがエッチングされていく。その結果加工幅ｗは一定に保たれた、極めて精度の高い深堀加工が可能となり、縦断面において壁部が直線的な微細孔ないし溝を形成することができる。次いで、エッチングガスを酸素（Ｏ２）ガスに切り替え、グラファイトからなる熱伝導層をエッチングする（図５の工程＜５＞）。これら一連の工程を繰り返すことにより、深さのある加工部（微細孔ないし溝）Ｋが得られる（図５の工程＜６＞）。 Further, when etching with SF 6 gas is performed, the shape of the processed wall km protected by the protective film is maintained as it is as in step <4> of FIG. 4, and only the processed bottom kn is etched. As a result, the machining width w is kept constant and deep machining can be performed with extremely high accuracy, and fine holes or grooves whose walls are straight in the longitudinal section can be formed. Next, the etching gas is switched to oxygen (O 2 ) gas, and the heat conductive layer made of graphite is etched (step <5> in FIG. 5). By repeating these series of steps, a processed portion (fine hole or groove) K having a depth is obtained (step <6> in FIG. 5).
各ガスによりエッチングおよび保護膜形成を行う順序は、ＳＦ６＝＞Ｏ２＝＞Ｃ４Ｆ８であることが好ましい。ＳＦ６によるエッチング工程では、まずＩＣＰ−ＲＩＥのエッチング異方性により孔底面Ｋｎ部分の保護膜が無くなり、側壁Ｋｍ部分には保護膜が残った状態となる（図４の＜４＞参照）。露出したＳｉは化学結合により等方性エッチングされる。次に、Ｏ２プラズマは多層膜中の熱伝導層もＣ４Ｆ８による保護膜も等方的にエッチングするので、図５の＜５＞において、Ｏ２によってＣ４Ｆ８による膜６は、本来等方的にエッチングされ、かなり薄くなるか、または完全に無くなる。その際、完全にＣ４Ｆ８による保護膜が無くなり、かつ加工部壁面Ｋｍの熱伝導層またはひずみ緩和層をエッチングしてしまうと、加工壁面の垂直性が得られなくなる。したがって、加工壁面の垂直加工性を得るにはＣ４Ｆ８による保護膜はＳＦ６およびＯ２のエッチング後に加工部壁面Ｋｍに残っていることが望ましい。逆の言い方をすると加工部壁面Ｋｍを垂直以外に加工したい場合にはＣ４Ｆ８による保護膜の厚みを変えることにより実現することが可能である。ただし、本発明はこの説明によって限定して解釈されるものではない。 The order in which etching and protective film formation are performed with each gas is preferably SF 6 => O 2 => C 4 F 8 . In the etching process using SF6, first, the protective film on the hole bottom Kn is lost due to the etching anisotropy of ICP-RIE, and the protective film remains on the side wall Km (see <4> in FIG. 4). The exposed Si is isotropically etched by chemical bonding. Then, since the O 2 plasma isotropically etched even protective film due to heat conduction layer also C 4 F 8 in the multilayer film, in <5> in FIG. 5, the film 6 by C 4 F 8 by O 2 is , Isotropically etched and becomes considerably thinner or completely absent. At this time, if the protective film of C 4 F 8 is completely lost and the heat conduction layer or the strain relaxation layer on the processed portion wall surface Km is etched, the verticality of the processed wall surface cannot be obtained. Therefore, in order to obtain the vertical workability of the processed wall surface, it is desirable that the protective film of C4F8 remains on the processed portion wall surface Km after the etching of SF 6 and O 2 . In other words, when it is desired to process the processed portion wall surface Km in a direction other than vertical, it can be realized by changing the thickness of the protective film by C4F8. However, the present invention is not limited to this description.
図６は上記エッチング加工の応用形態であり、エッチングマスクを積層膜の端部を残して配置し、その端部において上記所定のガスによるエッチングを施す。結果として、積層膜の端部に切り欠き加工部Ｋを形成することができる。 FIG. 6 shows an application form of the etching process, in which an etching mask is disposed leaving the end of the laminated film, and etching with the predetermined gas is performed at the end. As a result, the notched portion K can be formed at the end of the laminated film.
本発明の製造方法においては、上記２種のエッチングガスと保護ガスとを適切に組み合わせて用いることが好ましい。プロセス室内の設定条件等は加工内容によって適宜選定すればよいが、特に微細かつ深さのある加工を施すためには下記のような設定とすることが好ましい。
＜ＳＦ６＞
ガス供給量 ：８０〜１００ｓｃｃｍ
バイアス電圧 ：１５
ＲＦパワー ：５００
＜Ｃ４Ｆ８＞
ガス供給量 ：４０〜６０ｓｃｃｍ
バイアス電圧 ：０
ＲＦパワー ：５００
＜Ｏ２＞
ガス供給量 ：３０〜５０ｓｃｃｍ
バイアス電圧 ：２０
ＲＦパワー ：８００
In the production method of the present invention, it is preferable to use an appropriate combination of the two types of etching gas and the protective gas. The setting conditions and the like in the process chamber may be appropriately selected depending on the processing content, but the following settings are preferable in order to perform processing that is particularly fine and deep.
<SF 6>
Gas supply amount: 80-100 sccm
Bias voltage: 15
RF power: 500
<C 4 F 8>
Gas supply amount: 40-60 sccm
Bias voltage: 0
RF power: 500
<O 2 >
Gas supply amount: 30-50 sccm
Bias voltage: 20
RF power: 800
上記条件を適宜設定することにより所望の形状に積層膜をエッチング加工することができる。これにより、例えば、所定幅及び深さの深堀エッチングが可能となり好ましい。加工される形態は孔状であっても、溝状であっても、端部の切り欠き状であってもよい。寸法として定義するときには、孔状もしくは溝状であれば、図６に示したもののように所定の断面の幅で特定することができる。厳密には、孔状であれば横断面の孔面積を求めその円相当直径として加工幅ｗを定義することができる。溝状であれば、溝幅が最も狭くなる縦断面を設定しそのときの溝幅ｗとして定義することができる。本発明によれば、極めて微細なエッチング加工も可能であり、例えば微細な深堀りを施すときには、上記加工幅ｗを１００ｎｍ〜３００μｍとすることができる。さらに、機械的な加工法では困難なレベルにまで微細化するニーズにこたえる場合には、加工幅を１００ｎｍ〜１μｍとすることもでき好ましい。 By appropriately setting the above conditions, the laminated film can be etched into a desired shape. This is preferable because, for example, deep etching with a predetermined width and depth is possible. The processed form may be a hole shape, a groove shape, or a notch shape at the end. When defining as a dimension, if it is a hole shape or a groove shape, it can specify with the width | variety of a predetermined | prescribed cross section like what was shown in FIG. Strictly speaking, in the case of a hole shape, the hole area of the cross section is obtained, and the processing width w can be defined as the equivalent circle diameter. In the case of a groove shape, a longitudinal section where the groove width is the narrowest can be set and defined as the groove width w at that time. According to the present invention, an extremely fine etching process is also possible. For example, when performing a fine deepening, the process width w can be set to 100 nm to 300 μm. Furthermore, when meeting the need for miniaturization to a level that is difficult with mechanical processing methods, the processing width can be set to 100 nm to 1 μm, which is preferable.
（熱伝導膜の性能評価）
次に、上記第１実施形態に係る熱伝導積層膜の具体的な実施例を、以下の表１に基づいて説明する。
(Performance evaluation of thermal conductive film)
Next, specific examples of the thermally conductive laminated film according to the first embodiment will be described based on Table 1 below.
実施例１−１〜１−６の熱伝導積層膜１の製造方法は、次の通りである。単結晶Ｓｉ（１１１）基板４上に、イオンビームスパッタ法にて熱伝導層１とひずみ緩和層２の多層膜を形成した。まず、Ｓｉ基板４上にアモルファスＳｉ（第２の構成材料）からなるひずみ緩和層２を形成した後、グラファイトＣ（第１の構成材料）からなる熱伝導層１とアモルファスＳｉからなるひずみ緩和層２を交互に形成し、最後に、最上層にひずみ緩和層２を形成した。 The manufacturing method of the heat conductive laminated film 1 of Examples 1-1 to 1-6 is as follows. On the single crystal Si (111) substrate 4, a multilayer film of the heat conductive layer 1 and the strain relaxation layer 2 was formed by ion beam sputtering. First, after the strain relaxation layer 2 made of amorphous Si (second constituent material) is formed on the Si substrate 4, the heat conduction layer 1 made of graphite C (first constituent material) and the strain relaxation layer made of amorphous Si. 2 were alternately formed, and finally, the strain relaxation layer 2 was formed as the uppermost layer.
このようにして作製した各実施例１−１〜１−６の熱伝導特性を測定した。膜厚方向の熱伝導特性は、サーモリフレクタンス法にて行った。試料表面にＭｏを蒸着後、試料中央部にパルスレーザを照射することによって加熱を行った。加熱レーザのスポット径は、３または７μｍである。サーモリフレクタンス法では、加熱用レーザと検出用レーザを同じ場所に照射し、温度波の膜厚方向の位相遅れを測定し、膜厚方向熱伝導率を求めた。一方、膜内方向の熱伝導特性は、上記サーモリフレクタンス法にて、加熱用レーザと検出レーザを距離ｒだけ離すことによって測定を行った。求めた膜内熱伝導率及び、膜厚方向熱伝導率を表１に示した。なお、結果の詳細は、さらに特許第４４３０１１２号明細書を参照することができる。
前記実施例１−２で示した熱伝導積層膜およびＳｉ基板のエッチングを行った。エッチングマスクには１００ｎｍのＡｌを用いた。ＳｉのエッチングにはＳＦ６ガスを８５ｓｃｃｍでプロセス室に導入し５００Ｗの電力でエッチングを行った。ＣのエッチングにはＯ２ガスを４０ｓｃｃｍでプロセス室に導入し８００Ｗの電力でエッチングを行った。保護膜形成にはＣ４Ｆ８ガスを５０ｓｃｃｍでプロセス室に導入し５００Ｗの電力でデポジションを行った。これにより作製した熱伝導積層膜の寸法等を下記に示す。
The thermal conductivity characteristics of Examples 1-1 to 1-6 produced in this manner were measured. The heat conduction characteristics in the film thickness direction were measured by a thermoreflectance method. After depositing Mo on the sample surface, heating was performed by irradiating the center of the sample with a pulse laser. The spot diameter of the heating laser is 3 or 7 μm. In the thermoreflectance method, the heating laser and the detection laser were irradiated to the same place, the phase lag in the film thickness direction of the temperature wave was measured, and the film thickness direction thermal conductivity was obtained. On the other hand, the heat conduction characteristics in the in-film direction were measured by separating the heating laser and the detection laser by a distance r by the thermoreflectance method. Table 1 shows the in-film thermal conductivity and the film thickness direction thermal conductivity. The details of the results can be further referred to Japanese Patent No. 4430112.
The heat conductive laminated film and the Si substrate shown in Example 1-2 were etched. 100 nm of Al was used for the etching mask. For etching Si, SF 6 gas was introduced into the process chamber at 85 sccm, and etching was performed with a power of 500 W. For the etching of C, O 2 gas was introduced into the process chamber at 40 sccm and etching was performed with a power of 800 W. To form the protective film, C 4 F 8 gas was introduced into the process chamber at 50 sccm, and deposition was performed with a power of 500 W. The dimensions and the like of the heat conductive laminated film thus produced are shown below.
＜第２実施形態＞
（放熱デバイスの構成例）
本発明の第２の実施形態は、発熱部を有するデバイスに対して、上記のようにして加工部を有する熱伝導積層膜を作製したデバイスに関する。図７は本実施形態の放熱デバイスを模式的に示す平面図及び各断面図である。本実施形態によれば、上記熱伝導膜により、半導体デバイスなどの発熱体で発生する熱を有効に移行させることができる。したがって、発熱体で発生する熱の効率的な放熱および移送を省スペースで可能にした熱伝導膜を実現できる。
Second Embodiment
(Configuration example of heat dissipation device)
The second embodiment of the present invention relates to a device in which a heat conductive laminated film having a processed portion is produced as described above for a device having a heat generating portion. FIG. 7 is a plan view and cross-sectional views schematically showing the heat dissipation device of the present embodiment. According to this embodiment, the heat generated by a heating element such as a semiconductor device can be effectively transferred by the heat conductive film. Therefore, it is possible to realize a heat conductive film that enables efficient heat dissipation and transfer of heat generated by the heating element in a space-saving manner.
図７に示した放熱デバイス１００においては、先に第１実施形態で説明した熱伝導層１とひずみ緩和層２とが積層した熱伝導積層膜１１を有し、この積層膜には筒状の加工部（ビアホール）Ｋが複数形成されている（図７は参考例であり、開口部ないし断面において円筒状のビアホールを示している。）。この加工部（ビアホール）Ｋは上述のとおり、２種のガスを組み合わせた反応性イオンエッチング法を利用して形成されたものである（前記第１実施形態参照）。そして、この熱伝導積層膜１１は本体基板１４を被覆するように配設されている。この本体基板１４にも筒状の加工部Ｋａが施され、前記熱伝導積層膜１１の加工部Ｋとデバイスの厚み方向に連続した筒状細孔を形成している。なお、本体基板１４は第１実施形態のシリコン基板４に相当しこの種の製品に適用される基板材料であれば特に制限なく用いることができる。 The heat dissipation device 100 shown in FIG. 7 has a heat conductive laminated film 11 in which the heat conductive layer 1 and the strain relaxation layer 2 described in the first embodiment are laminated, and the laminated film has a cylindrical shape. A plurality of processed portions (via holes) K are formed (FIG. 7 is a reference example and shows a cylindrical via hole in an opening or a cross section). As described above, the processed portion (via hole) K is formed by using a reactive ion etching method in which two kinds of gases are combined (see the first embodiment). And this heat conductive laminated film 11 is arrange | positioned so that the main body board | substrate 14 may be coat | covered. The main body substrate 14 is also provided with a cylindrical processed portion Ka to form a cylindrical pore continuous with the processed portion K of the heat conductive laminated film 11 in the thickness direction of the device. The main body substrate 14 corresponds to the silicon substrate 4 of the first embodiment and can be used without particular limitation as long as it is a substrate material applied to this type of product.
上記本体基板１４には素子１３が内蔵されている。この素子１３は発熱性のものであり、例えば、トランジスタや半導体レーザダイオードなどが挙げられる。さらに、上記加工部Ｋ及びＫａが連続した空孔をなし、そこに放熱部材１２が取りつけられている。この放熱部材は、第１部材１２ａ、第２部材１２ｂ、第３部材１２ｃからなり、第２部材（ビア）１２ｂが上記のとおり細孔を縦貫し、その上下両面に面状に広がる第１部材（ヒートスプレッダー）１２ａ及び第３部材（ヒートスプレッダー）１２ｃと連続している。なお、加工部の形状が切り欠き状のような場合には、嵌合するように放熱部材の第２部材を配置するようにしてもよい。前記第１実施形態により熱伝導積層膜には寸法精度の高い加工が施されおり、具体的には、壁面において平滑性の高い形状が実現されている。そのため、同様にＣｕビアなどの放熱部材の第２部材１２ｂの壁面とほぼ隙間無く密着している。 The main body substrate 14 incorporates an element 13. This element 13 is exothermic and includes, for example, a transistor and a semiconductor laser diode. Further, the processed portions K and Ka form a continuous hole, and the heat radiating member 12 is attached thereto. The heat radiating member includes a first member 12a, a second member 12b, and a third member 12c, and the second member (via) 12b passes through the pore as described above and spreads in a planar shape on both upper and lower surfaces. It is continuous with the (heat spreader) 12a and the third member (heat spreader) 12c. In addition, when the shape of a process part is a notch shape, you may make it arrange | position the 2nd member of a thermal radiation member so that it may fit. According to the first embodiment, the thermally conductive laminated film is processed with high dimensional accuracy, and specifically, a highly smooth shape is realized on the wall surface. Therefore, similarly, it is in close contact with the wall surface of the second member 12b of the heat dissipating member such as Cu via with almost no gap.
上記放熱部材（ヒートスプレッダー）１２ａ，１２ｃは放熱性に優れる材料からなることが好ましく、銅・銅合金やアルミニウム・アルミニウム合金のような金属部材が挙げられる。なかでも、銅材料で形成された放熱ビアと接合が容易な銅・銅合金からなることが好ましい。 The heat dissipating members (heat spreaders) 12a and 12c are preferably made of a material excellent in heat dissipation, and examples thereof include metal members such as copper / copper alloys and aluminum / aluminum alloys. Among these, it is preferable that the heat dissipation via formed of a copper material and a copper / copper alloy that can be easily joined are preferable.
各部材の厚さや大きさは特に限定されないが、典型的な素子１３の寸法を挙げると、例えば上記トランジスタとして厚さ１μｍ〜１０μｍ、縦・横の長さとして１μｍ〜１００μｍのものが典型的である。その場合、熱伝導積層膜１１の厚さとしては、１μｍ〜１０μｍ程度が実際的であり、デバイス全体の厚さは１０μｍ〜３００μｍが実際的となる。また、このような場合、デバイス全体の寸法としては、縦・横の長さとして１００μｍ〜１０，０００μｍのものが実際的である。 Although the thickness and size of each member are not particularly limited, typical dimensions of the element 13 include, for example, a transistor having a thickness of 1 μm to 10 μm and a vertical and horizontal length of 1 μm to 100 μm. is there. In that case, the thickness of the heat conductive laminated film 11 is practically about 1 μm to 10 μm, and the total thickness of the device is practically 10 μm to 300 μm. In such a case, the actual device dimensions are practically 100 μm to 10,000 μm in length and width.
本実施形態の利点は、上記熱伝導積層膜１１の上面に単に放熱板が載せられているのではなく、加工部（ビアホール）Ｋに縦貫させた放熱部材の第２部材（ビア）１２ａが各熱伝導層１，１，１に当接しているということである。その結果、デバイス内に伝播してくる素子からの熱を、熱伝導積層膜の熱伝導層１，１，１が効果的に面方向に熱輸送し、厚さ方向に不用意に熱を逃がしたりせず、効果的に第２部材１２ｂを介して放熱部材１２の全体に熱を伝えることができる。そして、放熱部材１２の第１部材１２ａ及び第３部材１２ｃは面状に広がり、かつ外部に開放されており、極めて高い放熱性を実現することができる。これを、加工部（ビアホール）Ｋが無く放熱ビアを設けなかった場合との対比でその性能差を示すと下記のとおりである。 The advantage of this embodiment is that the heat radiation plate is not simply placed on the upper surface of the heat conductive laminated film 11, but the second member (via) 12 a of the heat radiation member vertically penetrated through the processed portion (via hole) K is provided. That is, it is in contact with the heat conductive layers 1, 1, 1. As a result, heat from the element propagating in the device is effectively transported in the surface direction by the heat conducting layers 1, 1, 1 of the heat conducting laminated film, and the heat is inadvertently released in the thickness direction. Therefore, heat can be effectively transferred to the entire heat radiation member 12 through the second member 12b. And the 1st member 12a and the 3rd member 12c of the heat radiating member 12 are spread in the shape of a plane, and are opened outside, and can realize extremely high heat dissipation. The difference in performance compared to the case where there is no processed portion (via hole) K and no heat dissipation via is shown is as follows.
さらに本発明において重要なことは、ビアホール及びそこに埋設されるビアポストの開口部及び断面の形状（単に断面形状ということがある）が、円形以外の形状にされているということである。本発明の好ましい実施例を図８に挙げた。（ａ）は十字型の断面形状、（ｂ）は歯車型の断面形状、（ｃ）は六角形の断面形状、（ｄ）は星型の断面形状を示している。このような円形以外の断面形状は、機械的加工法によったのでは実現しがたい。上記のとおり本発明においては、円形以外の断面形状とすることで、熱伝導積層膜とビアとの接触面積を増やして、両者間の熱抵抗を低減することが可能となり、より放熱性に優れたデバイスを実現するという利点がある。例えば、図１１に示したデバイス内の熱の流れは、発熱素子→Si基板→多層膜→多層膜・放熱ビア接触界面→放熱ビア→接続ペースト→ヒートスプレッダとなり、デバイス全体の熱抵抗は、各要素の熱抵抗を直列に接続したものとして評価できる。従って、熱伝導性に優れた高熱伝導多層膜を用いても、多層膜・放熱ビア接触界面で熱抵抗が大きくなると、全体の放熱性が低下し、高熱伝導多層膜の特性が生かされない。逆に言えば、本発明によれば、ビアの断面を非円形とすることで、熱伝導積層膜のもつ良好な熱伝導性をより効果的に引き出すことができ、放熱部材ないしデバイス全体の性能としてその放熱性を相乗的に高めることができる。 Further, in the present invention, it is important that the shape of the opening and the cross section of the via hole and the via post embedded in the via hole (sometimes simply referred to as a cross sectional shape) are other than circular. A preferred embodiment of the present invention is listed in FIG. (A) is a cross-shaped cross-section, (b) is a gear-shaped cross-sectional shape, (c) is a hexagonal cross-sectional shape, and (d) is a star-shaped cross-sectional shape. Such a cross-sectional shape other than a circle is difficult to realize by a mechanical processing method. As described above, in the present invention, by making the cross-sectional shape other than circular, it is possible to increase the contact area between the heat conductive laminated film and the via and reduce the thermal resistance between the two, and more excellent in heat dissipation. There is an advantage of realizing the device. For example, the heat flow in the device shown in FIG. 11 is: heating element → Si substrate → multilayer film → multilayer film / radiation via contact interface → radiation via → connection paste → heat spreader. It can be evaluated that the thermal resistance is connected in series. Therefore, even when a high thermal conductive multilayer film having excellent thermal conductivity is used, if the thermal resistance is increased at the interface between the multilayer film and the heat dissipation via, the overall heat dissipation performance is lowered, and the characteristics of the high thermal conductivity multilayer film are not utilized. In other words, according to the present invention, by making the cross section of the via non-circular, it is possible to more effectively draw out the good thermal conductivity of the heat conductive laminated film, and the performance of the heat dissipation member or the entire device The heat dissipation can be increased synergistically.
（放熱デバイスの性能評価）
次に、上記第２実施形態に係る放熱デバイスの性能評価をシミュレーションにより行なった実施例を、以下の表２に基づいて説明する。
(Performance evaluation of heat dissipation device)
Next, an example in which performance evaluation of the heat dissipation device according to the second embodiment is performed by simulation will be described based on Table 2 below.
本シミュレーションの条件等は下記のとおりである。なお、ＦＥＭに用いた解析モデルを添付の図１４、図１５に示す、三角形断面の角柱形状モデルを用いて計算した。
高熱伝導多層膜の熱伝導率：800W/m/K（膜内方向）、1W/m/K（膜厚方向）
放熱ビア・ヒートスプレッダ（銅製）の熱伝導率：360 W/m/K
接合ペーストの熱伝導率：262W/m/K
基板（シリコン）の熱伝導率：148W/m/K
ヒートスプレッダ・大気間の界面熱コンダクタンス：2.5kW/m2/K
その他の大気表面との界面熱コンダクタンス：10W/m2/K
放熱ビア・接合ペースト間の界面熱コンダクタンス：500kW/m2/K
高熱伝導多層膜・接合ペースト間の界面熱コンダクタンス：240kW/m2/K
高熱伝導多層膜・放熱ビア間の界面熱コンダクタンス：930kW/m2/K
環境温度：23℃
基板（シリコン）厚み：425μｍ
発熱量：0.3W
The conditions of this simulation are as follows. The analysis model used for the FEM was calculated using a prismatic model with a triangular cross section shown in FIGS.
Thermal conductivity of high thermal conductive multilayer film: 800 W / m / K (in-film direction), 1 W / m / K (film thickness direction)
Thermal conductivity of heat dissipation vias and heat spreaders (copper): 360 W / m / K
Thermal conductivity of bonding paste: 262W / m / K
Thermal conductivity of substrate (silicon): 148W / m / K
Interfacial thermal conductance between heat spreader and atmosphere: 2.5kW / m 2 / K
Interfacial thermal conductance with other atmospheric surfaces: 10 W / m 2 / K
Interfacial thermal conductance between heat dissipation via and bonding paste: 500kW / m 2 / K
Interfacial thermal conductance between high thermal conductive multilayer film and bonding paste: 240kW / m 2 / K
Interfacial thermal conductance between high thermal conductive multilayer film and heat dissipation via: 930kW / m 2 / K
Environmental temperature: 23 ℃
Substrate (silicon) thickness: 425μm
Calorific value: 0.3W
上記の評価では、比較例に対して、本発明の実施例に係る放熱デバイスにより数〜十数ポイントの温度低下が確認された。これは、比較例のデバイスの最高到達温度を約６０℃とすると、それよりも数〜十数℃低い温度と見積もることができる。さらに、上記シミュレーションでは、計算の便宜から放熱ビアの直径Φを１５０〜３００μｍと大きめに設定したが、上記第１実施形態に示した反応性イオンエッチングによれば、直径Φが１μｍを切るビアホールの形成も可能である。このように１μｍ未満の微細な放熱ビアを、３０〜５０μｍの厚みの基板に多数設けることを前提とすると、上記の差はさらに顕著なものとなる。ヒートスプレッダ（放熱部材）の形態等にもよるが、概略的に言えば、比較例のデバイスの最高到達温度が約100℃として、それよりも数十℃の範囲で温度低下させることができると推定される。 In the above evaluation, a temperature drop of several to several tens of points was confirmed with respect to the comparative example by the heat dissipation device according to the example of the present invention. This can be estimated as a temperature several to tens of degrees lower than that when the maximum temperature of the device of the comparative example is about 60 ° C. Further, in the above simulation, the heat dissipation via diameter Φ is set to a large value of 150 to 300 μm for convenience of calculation. However, according to the reactive ion etching described in the first embodiment, the via hole having a diameter Φ of less than 1 μm is used. Formation is also possible. As described above, when it is assumed that a large number of fine heat-dissipation vias having a thickness of less than 1 μm are provided on a substrate having a thickness of 30 to 50 μm, the above difference becomes more remarkable. Although it depends on the form of the heat spreader (heat radiating member), roughly speaking, it is estimated that the maximum temperature of the device of the comparative example is about 100 ° C, and the temperature can be lowered in the range of tens of degrees Celsius. Is done.
（アプリケーション等）
本実施形態のデバイス構造は、伝熱過程での熱の放出、拡散が少なく、面内方向に十分な熱輸送量を得ることができるので、伝熱過程での熱の放出、拡散などにより機器へ与える影響が小さいという利点を有する。そして、発熱体で発生する熱を有効に移動させることが必要とされるエレクトロニクス分野、自動車廃熱利用分野などで用いられる電子機器や半導体デバイスの放熱に有効に用いることができる。また、省スペースが必要な携帯機器用デバイスなどの冷却に用いることができる。
(Application etc.)
The device structure of this embodiment has little heat release and diffusion in the heat transfer process, and can obtain a sufficient amount of heat transport in the in-plane direction. This has the advantage of having a small impact. And it can use effectively for the heat dissipation of the electronic device and semiconductor device which are used in the electronics field | area where it is required to move the heat | fever which generate | occur | produces with a heat generating body effectively, a vehicle waste heat utilization field | area, etc. In addition, it can be used for cooling devices for portable devices that require space saving.
本実施形態の半導体デバイスとしては、例えば、並べて配置された複数の半導体レーザダイオードと、前記複数の半導体レーザダイオードからの出射光を集光する集光レンズと、冷却手段と、複数の半導体レーザダイオードの各々を間に挟むように配置された複数の前記熱伝導膜と、を備えた加工用レーザダイオードモジュールが挙げられる。このモジュールによれば、上記複数の熱伝導膜により、前記複数の半導体レーザダイオードからの熱を移送して、前記冷却手段側へ逃がすようにできる。また、複数の半導体レーザダイオードの活性層からの熱を、各半導体レーザダイオードを挟むように配置された複数の熱伝導膜により優先的に側面に移送できるため、トータルとしての放熱量が増加し、半導体デバイス温度を低減することができる。さらに、多層化された複数の半導体レーザダイオードの活性層からの熱を有効に排出することができる。 As the semiconductor device of the present embodiment, for example, a plurality of semiconductor laser diodes arranged side by side, a condensing lens that collects light emitted from the plurality of semiconductor laser diodes, a cooling unit, and a plurality of semiconductor laser diodes And a plurality of the heat conductive films arranged so as to sandwich each of the laser diode modules. According to this module, heat from the plurality of semiconductor laser diodes can be transferred by the plurality of heat conductive films and escaped to the cooling means side. In addition, since heat from the active layers of a plurality of semiconductor laser diodes can be preferentially transferred to the side surface by a plurality of heat conductive films arranged so as to sandwich each semiconductor laser diode, the total heat radiation amount increases, The semiconductor device temperature can be reduced. Furthermore, the heat from the active layers of a plurality of semiconductor laser diodes that are multilayered can be effectively discharged.
図９は熱伝導積層膜に変更を加えた別の変形例である。具体的には、素子１３の配置された箇所に対応する位置にのみ熱伝導積層膜が配置されるようにして、それ以外の部分には、素子から放熱部材に向かう方向に沿って溝Ｌを形成したものである。これにより隣接する素子１３の影響を受けずに効率的に放熱冷却を行なうことができる。 FIG. 9 shows another modification in which the heat conductive laminated film is modified. Specifically, the heat conductive laminated film is arranged only at a position corresponding to the place where the element 13 is arranged, and a groove L is formed along the direction from the element toward the heat radiating member in the other part. Formed. As a result, it is possible to efficiently perform heat radiation cooling without being affected by the adjacent element 13.
図１０は多層膜に形成したビアホールにテーパーを設けたものである。これにより、本実施形態においてはとりわけ各層の膜厚が数〜十数ｎｍであり、そのテーパーや凹凸による効果も含め、熱交換面積の大きな増大などの効果が見込める。ここでは、先に示した図４＜４＞または図５＜５＞において、Ｓｉ膜またはＣ膜のエッチング量をコントロールすることにより図１１−１、図１１−２に示すように正テーパー・逆テーパーなどの量をコントロールしたものを適用することができる。なお、図中１１−１，１−２中、（ａ）は図４および図５で挙げたものと同様、エッチング量最適に調整し垂直な加工側壁を得たものである。（ｂ）は（ａ）の垂直断面形成後に熱伝導層またはひずみ緩和層の一方の膜のみを加工部壁面Ｋｍからサイドエッチングを行い加工部壁面を凹凸状に加工したもの、（ｃ）は熱伝導層およびひずみ緩和層の一方または両方をエッチング量不足に調整してエッチングを行い正テーパーに加工したもの）、（ｄ）は熱伝導層およびひずみ緩和層の一方または両方をエッチング量過多に調整してエッチングを行い逆テーパーに加工したものの例をそれぞれ示している。 FIG. 10 shows a taper provided in a via hole formed in a multilayer film. Thereby, especially in this embodiment, the film thickness of each layer is several to several tens of nanometers, and effects such as a large increase in the heat exchange area can be expected including effects due to the taper and the unevenness. Here, in FIG. 4 <4> or FIG. 5 <5> shown above, by controlling the etching amount of the Si film or C film, as shown in FIGS. What controlled the amount of taper etc. can be applied. In FIGS. 11-1 and 1-2, (a) is the same as that shown in FIGS. 4 and 5, and the vertical etching side wall is obtained by adjusting the etching amount optimally. (B) is the one in which only one of the heat conduction layer and the strain relaxation layer is subjected to side etching from the processed part wall surface Km after the vertical cross section of (a) is formed, and the processed part wall surface is processed into an uneven shape. Etching is performed by adjusting one or both of the conductive layer and strain relaxation layer to an insufficient etching amount), and (d) adjusts one or both of the heat conduction layer and strain relaxation layer to an excessive etching amount. Then, examples of those processed by etching and processed into a reverse taper are shown.
図１２及び１３は第２実施形態に係るデバイス構造をさらに具体的な電子機器に応用した例であり、図１２は単層ＬＳＩを示し、図１３は積層ＬＳＩを示している。図１２の例では、素子１３としてプロセッサコアを適用し、これを基板１４ａ及び基板１４ｂにより載置している。この基板１４ａの上部には上記実施形態に係る熱伝導積層膜１１が配設され、これを挟むようにして基板の反対側には放熱部材の第１部材１２ａとしてのヒートスプレッダーが配設されている。本実施形態においては、熱伝導積層膜１１にビアホールＫが設けられており、それが基板１４ａ及び１４ｂのビアホールＫa
に連続するようにされている。このビアホールにはＣｕ放熱ビア（第２部材）が縦貫するように形成されている。これにより、伝播してくる熱がこのＣｕビア（第２部材）を介して第１部材（ヒートスプレッダー）１２ａに熱を移行させる。
12 and 13 are examples in which the device structure according to the second embodiment is applied to a more specific electronic device. FIG. 12 shows a single-layer LSI, and FIG. 13 shows a stacked LSI. In the example of FIG. 12, a processor core is applied as the element 13, and this is mounted by the board | substrate 14a and the board | substrate 14b. The heat conductive laminated film 11 according to the above embodiment is disposed on the substrate 14a, and a heat spreader as a first member 12a of the heat radiating member is disposed on the opposite side of the substrate so as to sandwich the film. In the present embodiment, the via hole K is provided in the heat conductive laminated film 11, and this is the via hole Ka of the substrates 14a and 14b.
To be continuous. In this via hole, a Cu heat dissipation via (second member) is formed to pass through. Thereby, the heat which propagates transfers a heat | fever to the 1st member (heat spreader) 12a via this Cu via | veer (2nd member).
図１３は積層ＬＳＩの構造を示しているが、底部にははんだボール１９が取り付けられ、回路基板に搭載可能とされている。発熱素子（プロセッサコア）１３はＳｉチップ１３Ａ内部に埋め込まれ、このＳｉチップが複数の層をなして積層されている。各Ｓｉチップ１３Ａにはその上部に上記実施形態に係る熱伝導積層膜１１が配設されている。ここにはビアホールが設けられており、Ｓｉチップ１３を貫通して、各層のＳｉチップ及び熱伝導積層膜１１がビアホールで連続するようにされている。このビアホールにはＣｕビア（第２部材）が導入され、複数のＳｉチップを連結するように伝熱構造が形成されている。この放熱ビアを第２部材１２ｂとして、デバイス最上部に装着された放熱部材の第１部材（ヒートスプレッダー）１２ａに連続し、内部の熱を効率的に外部に放出することができる。なお、積層ＬＳＩは全体が封止樹脂１５で封止されている。 FIG. 13 shows the structure of the stacked LSI, and solder balls 19 are attached to the bottom and can be mounted on a circuit board. The heat generating element (processor core) 13 is embedded in the Si chip 13A, and the Si chip is laminated in a plurality of layers. Each Si chip 13A is provided with the heat conductive laminated film 11 according to the above embodiment on the top thereof. Here, a via hole is provided, and the Si chip 13 and the heat conductive laminated film 11 of each layer continue through the Si chip 13 through the via hole. Cu vias (second member) are introduced into the via holes, and a heat transfer structure is formed so as to connect a plurality of Si chips. Using this heat dissipation via as the second member 12b, it is continuous with the first member (heat spreader) 12a of the heat dissipation member mounted on the uppermost part of the device, and the internal heat can be efficiently released to the outside. Note that the entire laminated LSI is sealed with a sealing resin 15.
上記単層ＬＳＩ及び積層ＬＳＩにおいても、本発明の熱伝導積層膜の優れた利点は効果的に活かされる。すなわち、素子から発せられる熱を熱伝導積層膜が受け止め、この厚み方向への移行は抑制しながら、面方向に優先的に移送する。そして、その移送された熱は各熱伝導層と連続した放熱部材の第２部材に極めて効率的に移行し、外部の第１部材（ヒートスプレダー）１２ａに移送される。このような選択的に移送する熱伝導経路を経て、内部に不用意に熱をためることなく、単層ＬＳＩないし積層ＬＳＩの極めて効果的な放熱及び冷却が可能となる。 Also in the single-layer LSI and the multilayer LSI, the excellent advantages of the heat conductive multilayer film of the present invention are effectively utilized. That is, heat generated from the element is received by the heat conductive laminated film and is preferentially transferred in the plane direction while suppressing the shift in the thickness direction. The transferred heat is very efficiently transferred to the second member of the heat radiating member that is continuous with each heat conduction layer, and transferred to the first external member (heat spreader) 12a. Through such a selectively transferring heat conduction path, it is possible to dissipate and cool the single-layer LSI or the stacked LSI very effectively without inadvertently storing heat inside.
１ 熱伝導層
２ ひずみ緩和層
４ シリコン基板
５ エッチングマスク
６ 保護膜
１１ 熱伝導積層膜
１２ 放熱部材
１２ａ 第１部材
１２ｂ 第２部材
１２ｃ 第３部材
１３ 素子
１３Ａ 素子を内臓したＳｉチップ
１４ 本体基板
１５ 封止樹脂
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 放熱デバイス
Ｋ 加工部（ビアホール）
Ｋｍ 加工部壁面
Ｋｎ 加工部底面
Ｌ 溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal conductive layer 2 Strain relaxation layer 4 Silicon substrate 5 Etching mask 6 Protective film 11 Thermal conductive laminated film 12 Heat radiating member 12a 1st member 12b 2nd member 12c 3rd member 13 Element 13A Si chip 14 with built-in element Main body substrate 15 Sealing resin 100, 200, 300, 400, 500, 600 Heat dissipation device K Processing part (via hole)
Km Machined part wall surface Kn Processed part bottom face L Groove
Claims (16)
前記熱伝導層を構成する材料としてグラファイトを選定し、前記ひずみ緩和層を構成する材料として、アモルファスＳｉ、アモルファスＧｅ、アモルファスＳｉＧｅ、アモルファスＳｉＯ２、アモルファスＳｉＯｘ、アモルファスＴｉＯ２、及びこれらの組合せのいずれかを選定し、
前記熱伝導層をエッチングする酸素含有ガスと、前記ひずみ緩和層をエッチングする硫黄−フッ素化合物含有ガスと、それらのエッチング面を保護するフルオロカーボン化合物含有ガスとを用い、少なくとも前記３種のガスを切り替えながら熱伝導積層膜を貫通する加工を施すことを特徴とする熱伝導積層膜部材の製造方法。 A method for producing a thermally conductive laminated film member, wherein a thermally conductive laminated film formed by laminating a thermally conductive layer and a strain relaxation layer is processed by reactive ion etching,
Graphite is selected as the material constituting the heat conductive layer, and any of amorphous Si, amorphous Ge, amorphous SiGe, amorphous SiO 2 , amorphous SiO x, amorphous TiO 2 , and combinations thereof is used as the material constituting the strain relaxation layer. Select
Using an oxygen-containing gas that etches the thermal conductive layer, a sulfur-fluorine compound-containing gas that etches the strain relaxation layer, and a fluorocarbon compound-containing gas that protects the etched surface, the at least three kinds of gases are switched. However, the manufacturing method of the heat conductive laminated film member characterized by performing the process which penetrates a heat conductive laminated film.
前記熱伝導層がグラファイトからなり、前記ひずみ緩和層が、アモルファスＳｉ、アモルファスＧｅ、アモルファスＳｉＧｅ、アモルファスＳｉＯ２、アモルファスＳｉＯｘ、アモルファスＴｉＯ２、及びこれらの組合せのいずれかからなり、
前記貫通加工部が円以外の開口形状もしくはパターン化された切欠形状を有することを特徴とする熱伝導積層膜部材。 A heat conductive laminated film member comprising a heat conductive layer and a strain relaxation layer, and having a processed structure part penetrating the heat conductive layer and the strain relaxation layer,
The thermally conductive layer is made of graphite, and the strain relaxation layer is made of amorphous Si, amorphous Ge, amorphous SiGe, amorphous SiO 2 , amorphous SiO x, amorphous TiO 2 , or a combination thereof,
The heat conductive laminated film member, wherein the through-processed portion has an opening shape other than a circle or a patterned cutout shape.
前記シリコン基板と熱伝導積層膜とには両者を貫通する断面非円形のビアホールが穿けられ、該ビアホールには伝熱性のビアポストが埋設され、該ビアポストを介して前記熱伝導積層膜を面方向に伝わってくる熱を前記ヒートスプレッダーに移送する構造としたことを特徴とするＬＳＩ。 The heat conductive laminated film member according to any one of claims 7 to 12, which is bonded to the silicon substrate, a semiconductor element mounted on the silicon substrate, and heat generated by the semiconductor element via the heat conductive film member. And a heat spreader that accepts the heat and releases the heat to the outside,
A non-circular cross-sectional via hole penetrating the silicon substrate and the heat conductive laminated film is formed, and a heat conductive via post is embedded in the via hole, and the heat conductive laminated film is disposed in a plane direction through the via post. An LSI characterized by having a structure for transferring transmitted heat to the heat spreader.
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